題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 低能離子注入油脂高產(chǎn)菌株粘紅酵母（Rhodotorula glutinis）的選育
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 本文通過(guò)離子注入油脂高產(chǎn)菌株粘紅酵母，篩選出一株高產(chǎn)菌株D30，產(chǎn)量比出發(fā)菌株提高34%，經(jīng)多次傳代實(shí)驗(yàn)表明，該菌株遺傳穩(wěn)定性較好。并對(duì)選育過(guò)程中篩選方法進(jìn)行了研究，對(duì)蘇丹黑B染色、索氏抽提法和酸熱耦合超聲波等高產(chǎn)菌株篩選方法進(jìn)行了研究比較，最終確定了為蘇丹黑B染色為最優(yōu)的初篩方法。另外，還對(duì)高產(chǎn)突變株D30的發(fā)酵特性進(jìn)行了研究，在發(fā)酵10天時(shí)，其油脂產(chǎn)量達(dá)7.81g/L。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前人口的快速增長(zhǎng)，使得油脂需求量與自然資源嚴(yán)重短缺的矛盾日益尖銳，在此情況下，開辟新油源—微生物油脂更具有重要的理論和實(shí)際意義。 目前對(duì)微生物油脂的研究和開發(fā)主要集中在利用微生物生產(chǎn)的各種不飽和脂肪酸油脂上，有單不飽和脂肪酸，如棕櫚油酸、油酸等；多不飽和脂肪酸，如亞油酸(LA)、亞麻酸(LNA)、花生四烯酸（AA）、二十五碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）等，這些具有特殊功能和用途的功能性油脂越在促進(jìn)人類健康方面具有越來(lái)重要的作用。 微生物油脂具有很多優(yōu)點(diǎn)，如微生物細(xì)胞增殖快，生產(chǎn)周期短，價(jià)值便宜，不受季節(jié)、氣候變化的限制等。但是，微生物油脂也有其局限性，最明顯的一點(diǎn)就是油脂的產(chǎn)量低。為了提高產(chǎn)量，本文做了以下的研究工作： 1．高產(chǎn)油脂菌株的誘變選育 為了進(jìn)一步提高其菌體油脂量，以粘紅酵母(Rhodotorula glutinis)31596為出發(fā)菌株，采用低能離子注入誘變。經(jīng)過(guò)初篩、復(fù)篩，獲得一株油脂高產(chǎn)菌株D30，其油脂產(chǎn)量達(dá)到3.10 g/L，比出發(fā)菌株提高了33.05 %， 連續(xù)傳代多次，其產(chǎn)量性狀無(wú)顯著變化，說(shuō)明該菌株遺傳穩(wěn)定性良好，可以作為工業(yè)微生物菌株。 2． 篩選方法的選擇 本文對(duì)選育過(guò)程中篩選方法進(jìn)行了研究，對(duì)蘇丹黑B染色、索氏抽提法和酸熱耦合超聲波三種高產(chǎn)菌株篩選方法進(jìn)行了研究比較，最終確定了蘇丹黑B染色為最優(yōu)的定性初篩方法，酸熱耦合超聲波作為最優(yōu)的定量篩選方法。 3．發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化 通過(guò)單因素和Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定粘紅酵母(Rhodotorula glutinis)31596搖瓶發(fā)酵的最佳發(fā)酵培養(yǎng)基成分(g/L)：葡萄糖73.40， 磷酸二氫鉀3.56，蛋白胨1.06；培養(yǎng)條件為：溫度28 ℃，初始pH 5.8，接種量9 %，250 ml搖瓶裝液量30 ml。在此優(yōu)化條件下，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為96 h時(shí)，粘紅酵母產(chǎn)油脂量高達(dá)3.49 g/L，較優(yōu)化前提高了13 ﹪。同時(shí)，對(duì)D30發(fā)酵動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，到達(dá)到發(fā)酵終點(diǎn)時(shí)（10 d），生物量為47.98 g/L(菌體濕重), 油脂產(chǎn)量達(dá)到7.81 g/L。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 作品選用新型誘變方法——低能離子束技術(shù)對(duì)目標(biāo)菌株進(jìn)行誘變，在誘變中對(duì)低能離子的注入?yún)?shù)進(jìn)行研究，另外還對(duì)高產(chǎn)菌株的初篩方法進(jìn)行研究，最后得出適宜的方法，并篩選得到一株油脂的高產(chǎn)菌株，并對(duì)高產(chǎn)菌株的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1、選育先進(jìn)的低能離子注入技術(shù)，為得到突變頻率高，突變譜系廣的突變體打下基礎(chǔ)。 2、對(duì)眾多的初篩方法進(jìn)行研究，得出簡(jiǎn)單、易操作的篩選方法，為大量篩選突變菌株打下基礎(chǔ)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 多不飽和脂肪酸是人體必須的，但是人體又不能合成，本作品通過(guò)研究，目的是超出產(chǎn)多不飽和脂肪酸的高產(chǎn)菌株，為后續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文通過(guò)離子注入油脂高產(chǎn)菌株粘紅酵母（Rhodotorula glutinis），篩選出一株高產(chǎn)菌株D30，產(chǎn)量比出發(fā)菌株提高34 %，經(jīng)多次傳代實(shí)驗(yàn)表明，該菌株遺傳穩(wěn)定性較好。并對(duì)選育過(guò)程中篩選方法進(jìn)行了研究，對(duì)蘇丹黑B染色（Sudan Black B staining）、索氏抽提法 (Soxhlet Extraction method )和酸熱耦合超聲波（Acid-heating+Ultrasonic extration）三種高產(chǎn)菌株篩選方法進(jìn)行了研究比較，最終確定了為蘇丹黑B染色（Sudan Black B staining）為最優(yōu)的初篩方法。另外，本文對(duì)高產(chǎn)突變株D30的發(fā)酵特性進(jìn)行了研究，在發(fā)酵96h時(shí)，其油脂產(chǎn)量達(dá)3.10 g/L。
獲獎(jiǎng)情況
- 作品在2010.12.25，以英文文章在國(guó)際細(xì)胞生物學(xué)、生物學(xué)和生物工程會(huì)議（CMBB）發(fā)表，該論文將被ISTP和EI收錄。
鑒定結(jié)果
- 優(yōu)秀。 本作品獲“河南科技大學(xué)第四屆挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文一等獎(jiǎng)。
參考文獻(xiàn)
- [1]薛飛燕，張栩，譚天偉．微生物油脂的研究進(jìn)展及展望[J].生物加工過(guò)程.2005，3(1)：23-27． [2]董欣榮，曹健,趙斌等.幾種真菌油脂的檢測(cè)與提取[J]. 鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào). 2002，123（1）：14-18. [3]Singleton J A, Stikeleather L F. A solvent extractor system for the rapid extraction of lipids and trace bioactive micronutrients in oilseeds.[J]. Jaocs. 1999, 76(12) : 1461-1466. [4]王敏，李市場(chǎng),劉紅霞等.響應(yīng)面優(yōu)化粘紅酵母油脂提取工藝的研究[J].中國(guó)油脂.2010，35（4）：7-11. [5]孔凡敏，趙祥穎,田延軍等. 酸熱法提取酵母油脂條件的研究[J].中國(guó)釀造. 2010,218（5）:143-146. [6]Jinchao Shen, Xueguang Shao. A comparison of accelerated solvent extraction, Soxhlet extraction, and ultrasonic-assisted extraction for analysis of terpenoids and sterols in tobacco[J]. Anal Bioanal Chem. 2005, 383: 1003–1008. [7]張嘉,沈丹虹,鄭曉冬. 1 株高產(chǎn)油脂酵母菌株的誘變選育及其發(fā)酵條件研究[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版). 2009,35(5): 497-502.
同類課題研究水平概述
- 微生物油脂研究最早可追溯到19世紀(jì)70年代中期。第一次世界大戰(zhàn)期間。當(dāng)時(shí)德國(guó)科學(xué)家準(zhǔn)備利用內(nèi)孢霉屬(Endomyces vernalis)和鐮刀菌屬(Fusarium)的某些菌種作為油脂生產(chǎn)菌，以緩解當(dāng)時(shí)食用油脂的供應(yīng)不足的狀況。大約在1920年到1945年之間，德國(guó)科學(xué)家篩選出了適合生產(chǎn)用的菌種。20世紀(jì)50年代左右，美國(guó)、英國(guó)等一些國(guó)家也開始發(fā)展微生物油脂的研究。自1945年開始利用農(nóng)作物來(lái)生產(chǎn)油脂，不僅能夠提供廉價(jià)的油脂，并且可以提供其他一些食品。但是，利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)油脂在成本上根本無(wú)法與從大豆、葵花籽以及近今年來(lái)常用的油菜籽中獲取油脂相競(jìng)爭(zhēng)。隨后的研究探索一度集中在獲取附加值較高的功能性油脂上，如某些微生物可以生產(chǎn)具有極高藥用價(jià)值的γ-亞麻酸、花生四烯酸(ARA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)等稀有脂肪酸。 近年來(lái)，具有保健、醫(yī)療功能的功能性油脂日益受到人們的青睞，微生物油脂的研究主要集中于利用微生物生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的特殊營(yíng)養(yǎng)油脂，即微生物功能性油脂。目前，用微生物生產(chǎn)功能性油脂已成為科學(xué)研究的熱門課題。 產(chǎn)油微生物具有以下優(yōu)點(diǎn)，如不受氣候限制、油脂含量高、資源豐富、碳源來(lái)源廣、生長(zhǎng)周期短、易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等。加快微生物油脂發(fā)酵技術(shù)的創(chuàng)新，推進(jìn)微生物油脂產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，能為我國(guó)未來(lái)生物柴油產(chǎn)業(yè)化及油脂化工業(yè)的健康發(fā)展提供有力的保障。 目前，已有利用微生物批量生產(chǎn)油脂的報(bào)道，但我國(guó)的研究還很落后于世界其他國(guó)家。今后微生物油脂的研究方向主要有以下幾點(diǎn)： 1，將現(xiàn)代生物技術(shù)運(yùn)用到產(chǎn)油脂微生物的研究技術(shù)中，繼續(xù)尋找或改良高產(chǎn)油脂菌種和高產(chǎn)不飽和脂肪酸的菌株，優(yōu)化微生物發(fā)酵產(chǎn)油脂工藝； 2，利用農(nóng)副產(chǎn)品及工業(yè)廢水、廢料等廉價(jià)碳源，降低產(chǎn)油脂微生物培養(yǎng)成本，促進(jìn)微生物油脂產(chǎn)業(yè)化； 3，開發(fā)微生物功能性油脂，加快其在保健食品、醫(yī)藥中的應(yīng)用。
